一种膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法及其应用。所述制备方法包括：在无氧条件下，向亚铁盐溶液中加入膨润土和聚乙二醇，再加入含NaBH4和硫化剂的碱性溶液，通过一步合成法制得所述膨润土负载硫化纳米铁修复剂(PSNZVI)。本发明专利技术提供的PSNZVI的团聚性降低，生物毒性降低，抗氧化性和沉降性能增强，反应活性大幅度提高，明显提高对三氯乙烯的去除效率，为地下水氯代烃污染修复提供新的思路，具有广阔应用前景。具有广阔应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及地下水污染修复
，尤其涉及一种膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着工业社会的发展，氯代烃作为常见的化工原料、工业溶剂和清洗剂被广泛的生产和使用。但由于储存不规范和运输泄露等原因，常常造成土壤、空气、水体中氯代烃的污染。氯代烃疏水性强，溶解度低，易挥发难降解，可以在环境中持续广泛存在。在对环境造成伤害的同时，也严重威胁着人类健康。三氯乙烯是环境中存在最广泛的氯代烃之一，并被国际癌症研究总署(IARC)归类为2A类物质(很可能致癌)。
[0003]过去几十年中，地下水污染开始引起人类的关注，各种地下水处理技术逐渐发展起来。依据地下水修复技术的原理不同，大体可以分为三大类，即物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术。其中纳米零价铁原位化学还原三氯乙烯的反应速率更快，污染物去除效率更高并且可以通过还原消除完全脱氯，具有广阔的应用前景。尽管纳米零价铁(NZVI)由于其理化特性已被用于地下水的各种污染物的修复，但是NZVI不仅对污染物具有高反应活性，还与地下环境中的周围介质(例如溶解氧和水)以及其他非目标化合物迅速反应，使NZVI反应性大大降低。另外，颗粒之间的强磁性相互作用会导致团聚，从而破坏胶体稳定性，降低反应性表面，影响NZVI在含水层的迁移运输。同时，NZVI产生的Fe
2+
的氧化应激反应可能会破坏微生物的细胞膜。NZVI易氧化，易失活，迁移性差，生物毒性等限制了NZVI在污染下水修复中的应用。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法及其应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法，包括：在无氧条件下，向亚铁盐溶液中加入膨润土和聚乙二醇，再加入含NaBH4和硫化剂的碱性溶液，通过一步合成法制得所述膨润土负载硫化纳米铁修复剂(PSNZVI)。
[0008]本专利技术发现，采用膨润土负载硫化纳米铁，同时在反应体系中加入聚乙二醇，通过一步合成法制备的修复剂的团聚效果明显减轻，对目标污染物的选择性提高，降解速率加快，显著增强纳米零价铁还原降解三氯乙烯的能力，同时生物毒性降低，提高修复剂产品的综合性能。
[0009]进一步地，所述膨润土、亚铁盐中铁元素、聚乙二醇的重量比为(0.5
‑
2)：1：(0.25
‑
1)。
[0010]或，所述亚铁盐、NaBH4和硫化剂的摩尔比为1：(2
‑
4)：(0.012
‑
0.1)。
[0011]进一步地，所述亚铁盐溶液的溶剂为体积比(3
‑
7)：(3
‑
7)的乙醇和脱氧去离子水，优选1：2；所述亚铁盐溶液的浓度为0.1
‑
0.2M；
[0012]进一步地，所述膨润土负载硫化纳米铁修复剂中Fe/S摩尔比为10
‑
40，优选12
‑
28。
[0013]进一步地，所述亚铁盐为四水合氯化亚铁或七水合硫酸亚铁；
[0014]和/或，所述硫化剂为Na2S或者Na2S2O4，优选Na2S2O4。
[0015]进一步地，所述膨润土在使用前，进行如下预处理：将膨润土置于1
‑
3mol/L的稀盐酸中以180
‑
220r/min的速度在摇床中震荡18
‑
24h，然后用去离子水洗净，50
‑
80℃烘干备用。由此，使膨润土的孔道得到疏通，有利于吸附质分子的扩散。
[0016]进一步地，所述碱性溶液的pH值为10
‑
12；
[0017]或，所述碱性溶液以速度4
‑
10ml/min的滴加方式加入；
[0018]或，所述碱性溶液的滴加时间不超过2小时。
[0019]进一步地，在无氧条件下进行以下操作：
[0020]1)将亚铁盐溶于乙醇和脱氧去离子水的混合溶液中，加入膨润土和聚乙二醇，搅拌均匀；
[0021]2)将硼氢化钠和硫化剂溶于氢氧化钠水溶液中，所得混合液的pH值为10
‑
12；
[0022]3)将步骤2)所得混合液滴加到步骤1)所得混合液中，以180
‑
220r/min搅拌，室温下反应，待滴加完成后，继续搅拌25
‑
35min，抽滤，对固相进行洗涤，干燥，得到所述膨润土负载硫化纳米铁修复剂。
[0023]本专利技术还提供了上述方法制备的膨润土负载硫化纳米铁修复剂在地下水三氯乙烯污染方面的应用。
[0024]进一步地，将所述膨润土负载硫化纳米铁修复剂加入到含三氯乙烯的脱氧去离子水中，恒温震荡，并用GCMS定期检测三氯乙烯的去除量；
[0025]和/或，所述脱氧去离子水中三氯乙烯的初始浓度为30
‑
40ppm，pH为7
‑
11，优选9
‑
11；
[0026]和/或，所述膨润土负载硫化纳米铁修复剂的投加量为1
‑
5g/L，优选为3g/L；
[0027]和/或，所述恒温震荡的温度为20
‑
25℃，时间为3
‑
24h，转速为180
‑
220r/min。
[0028]本专利技术提供的技术方案具有以下的优点：
[0029]本专利技术提供的PSNZVI的团聚性降低，抗氧化性和沉降性能增强，反应活性大幅度提高，明显提高对三氯乙烯的降解效率，为地下水氯代烃污染修复提供新的思路，具有广阔应用前景。
附图说明
[0030]图1为实施例3制备的PSNZVI的透射电子显微镜图；
[0031]图2为对比例3制备的SNZVI的透射电子显微镜图；
[0032]图3为对比例9制备的NZVI的透射电子显微镜图；
[0033]图4为NZVI、SNZVI、PSNZVI的沉降曲线图；
[0034]图5为Na2S硫化的SNZVI的TCE去除效果图；
[0035]图6为Na2S2O4硫化的SNZVI的TCE去除效果图；
[0036]图7为Na2S2O4硫化的PSNZVI的TCE去除效果图；
[0059]本对比例提供的硫化纳米铁(SNZVI)的制备方法与实施例1的区别在于，步骤1)中未添加膨润土，同时使用硫化剂Na2S替换Na2S2O4，调整Na2S添加量为0.234g、0.156g、0.094g、0.059g时，即得到Fe/S摩尔比分别为10(对比例5)、15(对比例6)、25(对比例7)、40(对比例8)的SNZVI。
[0060]对比例9
[0061]本对比例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法，其特征在于，包括：在无氧条件下，向亚铁盐溶液中加入膨润土和聚乙二醇，再加入含NaBH4和硫化剂的碱性溶液，通过一步合成法制得所述膨润土负载硫化纳米铁修复剂。2.根据权利要求1所述的膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法，其特征在于，所述膨润土、亚铁盐中铁元素、聚乙二醇的重量比为(0.5
‑
2)：1：(0.25
‑
1)；或，所述亚铁盐、NaBH4和硫化剂的摩尔比为1：(2
‑
4)：(0.012
‑
0.1)。3.根据权利要求1或2所述的膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法，其特征在于，所述亚铁盐溶液的溶剂为体积比(3
‑
7)：(3
‑
7)的乙醇和脱氧去离子水，所述亚铁盐溶液的浓度为0.1
‑
0.2M。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法，其特征在于，所述膨润土负载硫化纳米铁修复剂中Fe/S摩尔比为10
‑
40，优选12
‑
28。5.根据权利要求1或4所述的膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法，其特征在于，所述亚铁盐为四水合氯化亚铁或七水合硫酸亚铁；和/或，所述硫化剂为Na2S或者Na2S2O4，优选Na2S2O4。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的膨润土负载硫化纳米铁修复剂的制备方法，其特征在于，所述膨润土在使用前，进行如下预处理：将膨润土置于1
‑
3mol/L的稀盐酸中以180
‑
220r/min的速度在摇床中震荡3
‑
24h，然后用去离子水洗净，50
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏，魏文侠，马晓倩，程言君，王佳佳，王硕，代小丽，智丽琴，李佳斌，白冰，
申请(专利权)人：轻工业环境保护研究所，
类型：发明
国别省市：